智能工业自动化控制系统解决方案

制造业的市场竞争愈发激烈,为了满足传统制造型企业向信息化,数字化转型升级的需要,各国纷纷提出各自的制造业转型战略,但是信息世界和物理世界的数据交互限制了制造业的数字化.数字孪生(Digital Twin,DT)作为融合信息世界和物理世界两者数据的有效方式,本文将数字孪生技术应用在制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)中,以解决传统制造型企业数字化程度低,缺乏虚拟生产仿真,三维可视化功能缺失等问题.主要工作如下:首先,针对传统制造执行系统缺少车间的信息模型,将数字孪生技术融入制造执行系统的体系架构中,提出了基于数字孪生的智能工厂MES系统.确定系统的各个组成模块,并明确了物理车间,孪生车间,管理系统,孪生数据和看板系统的含义,为后续的研究提供理论基础.其次,对数字孪生智能工厂MES系统的孪生车间进行开发,主要包括孪生车间的静态构建和动态控制.孪生车间的静态构建分为车间设备的建模和三维可视化软件的开发:利用Solid Works和3ds Max完成模型构建和渲染工作,由于模型结构的复杂性,提供了孪生模型轻量化处理的方案;使用Unity 3D平台构建三维可视化软件,对模型的变换,交互等进行设置,并定义孪生车间外部输入的响应.在孪生车间动态控制模块提出物理车间控制器与孪生模型之间的数据采集框架,建立数据采集客户机连接物理车间控制器,以此实现控制器程序对孪生模型的控制,孪生车间对控制器的虚拟反馈以及加工过程中孪生车间与物理车间的信息交互.使用C#语言实现机器人模型和虚拟仓储系统的数据接口及控制脚本的开发.然后采用B/S结构设计了数字孪生MES管理系统的框架,为提高开发效率使用SSH(Struts2+Spring+Hibernate)框架进行集成,并对系统的功能模块进行了详细设计.最后,结合某智能制造综合实训项目案例,根据项目的核心业务应用了数字孪生智能工厂MES系统,对系统的各个模块进行了实现.完成了物理车间实时生产数据驱动数字孪生模型,提高了制造阶段的可视化水平,达到了预期的设计目标,提供了数字孪生技术在制造型企业应用的参考案例.

一种基于工业互联网的MES智能工厂系统